基于BIM+VR技術的特色小鎮設計與施工研究

沈星存，孫曉陽，張 帥，祁偉杰，朱建其

（中國建筑第八工程局有限公司總承包公司，上海 201204）

隨著BIM技術的不斷發展與成熟，BIM技術在越來越多的項目中得到了應用。BIM以其專業化軟件為基礎，逐步在三維設計、碰撞檢測、可視化分析、施工組織模擬等方面得到應用，實現了“技術前置化”的項目管理目標。BIM技術引入特色小鎮項目管理中，實現了工期統籌、成本節約，進一步提高了項目的管理水平與效率，為項目順利實施提供了強有力的技術支持。

1 案例概況及項目重難點

1.1 案例概述

文章以溧水無想小鎮項目建造為例，針對BIM+VR技術應用情況進行案例分析。無想小鎮項目作為溧水地標性建筑，總體建筑風格采用唐、宋和明清多元和諧的古建筑形式，工程包括老城隍廟、文化街區等。結構形式大面積采用鋼筋混凝土框架結構，局部單體采用木結構。溧水無想小鎮效果圖與城隍廟BIM模型見圖1、圖2。

圖1 溧水無想小鎮效果圖

圖2 城隍廟BIM模型

1.2 項目重難點

該工程承攬模式為EPC工程總承包，作為溧水城隍文化內涵體現的載體及大型群體性仿古建筑群，過程品質要求高，象征意義大。工程實施過程中如何挖掘城隍廟文化街區及仿古建筑文化理解及內涵，各專項設計如何將城隍文化及溧水特色完美呈現，做到設計、施工落地是該工程的難點。

項目自有分包，平行分包數量較多，管控較雜，同一施工面或同一階段分包施工交錯復雜。平行、流水等多種施工方式交叉開展，相互間組織關系復雜，平面策劃及施工組織是施工成敗的關鍵。

2 BIM技術的實施規劃

2.1 BIM組織架構

項目成立BIM設計中心，組織架構為項目總工、項目BIM負責人、設計、項目各專業分包，其中項目總工負責組織及策劃，項目BIM工程師負責模型的建立及BIM的具體實施，設計單位負責設計的優化、模型的修正以及相應工程量的變更確認，項目各專業分包負責專業BIM模型的建立，項目BIM設計中心對各專業模型進行整合，組織BIM模型的審查及相關專業碰撞檢測及糾錯。

2.2 BIM資源配置

該項目建模軟件為Revit 2016相關系列軟件，該系列軟件包含碰撞糾錯、進度管理等，BIM平臺為廣聯達BIM 5D，工程量統計為廣聯達BIM鋼筋算量GGJ2018以及廣聯達BIM土建算量GCL2018。

2.3 BIM實施標準

為了保證BIM各專業之間信息的有效傳遞，項目在《建筑信息模型施工應用標準》的基礎上，根據項目的實際情況，對建模、命名、存儲、視圖設置、工作集分配、出圖線性等方面進行了統一規定。隨著項目的不斷推進，這些標準也在不斷完善。

3 BIM技術的應用

3.1 BIM三維設計及糾錯

該項目的斗拱、挑檐為仿古建筑中的復雜節點，通過查看二維平面設計圖紙難以組織施工。利用BIM模擬放樣（見圖3），將仿古建筑中的部分復雜構件進行工廠化加工，加工完成后運至現場進行吊裝拼接，這樣不僅提高了構件的加工精準度，還有效地節約了人力、物力，縮短了生產周期，同時能更好地控制施工質量及施工成本。施工前期利用傳統的二維平面圖很難發現不同專業之間的碰撞問題，若由于專業之間的沖突而導致返工，不但會浪費成本，而且會造成施工工期延誤。如果利用BIM軟件的碰撞檢測功能，通過建筑與結構、結構與機電安裝以及機電系統內不同專業之間的碰撞，可以有效地避免本專業內某些構件缺失或沖突（見圖4）。通過碰撞檢測，可以及時發現圖紙問題并反饋給設計單位，有效避免后期施工因圖紙問題而造成的返工及停工，提高了項目管理效率，縮短了項目建設工期，減少了項目管理成本。

3.2 數據統計及分析

圖3 斗拱BIM模型

圖4 消防泵房模型

BIM模型建成之后，通過利用Revit Severer模塊實時獲取模型，然后將實時模型導入至廣聯達BIM 5D軟件內，并關聯數據庫，這樣就可以快速、準確地獲取工程量，利用未來軟件進行組價，可以快速得出項目的建筑費用。分析各專業成本占比，根據各專業利潤比率，結合擬合作分包的收點情況，對其中成本占比較大且利潤較高的專業工程進行權重分析。將專業性較弱且利潤高的專業工程轉換為自建實施；將專業工程中工藝專業性較強的分項工程進行造價元素分離，原則上關鍵主材（存有價差）由總包供應。工程造價占比及利潤預測見表1。

表1 工程造價占比及利潤預測

3.3 內裝、展陳、燈光的可視化分析

虛擬現實（Virtual Reality,VR）是一種模擬體驗虛擬世界的交互式仿真系統，利用計算機融合多源信息，通過三維動態視景去感知實體行為下的虛擬世界。在建筑施工領域，VR技術結合BIM技術，可以加強項目管理、增加交互性。

項目BIM模型建成后，應進行BIM+VR方面的應用實施，尤其是室外泛光照明設計、室內燈光設計、室內外展陳設計、室內外舞臺燈光布景設計等專業性較強，通過方案匯報無法展現出其設計意圖及效果，而利用BIM+VR技術，能將燈光以及展陳的最佳效果完整地展現給業主。在VR沉浸式體驗中，體驗者可以身臨其境地感受展陳（見圖5）、內裝（見圖6）、燈光的效果（見圖7、圖8）。BIM+VR應用的具體步驟如下：第一步，利用Revit軟件建立結構模型以及項目地形模型；第二步，以項目地形模型為中心，將其他模型通過鏈接方式在地形模型中匯總；第三步，導入Revit軟件中；第四步，通過專業三維引擎軟件制作VR定制開發。

4 總結

BIM技術是未來建筑行業發展的主流趨勢，將BIM技術引入特色小鎮的設計及施工階段，改變了項目管理的思維模式。通過利用BIM三維設計、碰撞檢測、特殊構件的參數提取、數據的統計及分析以及裝飾效果的可視化模擬，進一步提高了項目的管理效率，確保了項目設計意圖的完美落地。鑒于BIM技術、信息化技術在該項目的應用，需進一步加強相關技術人才的培養，讓BIM服務于整個項目建設周期，從而確保BIM的價值能充分地展現出來。

圖5 誥敕亭展陳效果圖

圖6 游客中心內裝效果圖

圖7 正殿照明效果圖